一种静电纺锂离子电池复合隔膜的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种静电纺锂离子电池复合隔膜，所述锂离子电池隔膜为三层静电纺丝纳米纤维薄膜层合结构，包括芯层，以及芯层上下表面的表层。本实用新型以改善电纺丝膜与电解液的亲和性为主要目的，采用静电纺丝法制备了层合复合纤维膜，提高纤维膜的比表面积，增加锂离子的通透率，提高隔膜对电解液的溶胀和储存。制备出离子电导率高、电化学稳定性好的锂离子电池隔膜。
【专利说明】一种静电纺锂离子电池复合隔膜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池复合隔膜，特别是涉及一种静电纺锂离子电池复合隔膜。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是一种可循环充放电的高能电池，被广泛的应用于手机、MP3、笔记本电脑、数码相机等便携式小型消费电子产品，并且随着锂离子电池的功率密度和比容量提高，也在电动汽车、潜艇、航天飞机、航空领域中作为免维护电源的动力。
[0003]锂离子电池隔膜是锂离子电池中不可缺少的组件之一。隔膜本身是电子的非良导体，主要作用包括防止正负极接触短路、提供锂离子通过的通道及储存电解液。
[0004]静电纺丝技术是依靠强电场作用，拉伸导电聚合物形成超细纤维的一种新型纺丝技术，适用于制备纳米或微米级别直径纤维的有效方法。
[0005]现有的商用锂离子电池隔膜多选用聚烯烃类高聚物作为隔膜原料，采用溶融拉伸法、热致相分离法、溶剂浇铸法等方法制备。其制得的隔膜材料与电解液的亲和性不够好，隔膜表面较光滑，比表面积不够大，隔膜孔隙率较低，孔径和孔隙率较难控制，化学用剂较多，易产生环境污染等缺点。导致其组装成的锂离子电池工作时，锂离子的通过率不够高，影响其容量及循环性能。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种静电纺锂离子电池复合隔膜，该实用新型的静电纺锂离子电池复合隔膜具有高比表面积，高电解液吸收率；采用层合结构将不同种材料结合在一起，具备可设计程度高、制备工艺简单等优点，且不需要像化学法那样涉及到复杂的分子设计等流程，也不会使用额外的化学药品，对环境的污染较小。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种静电纺锂离子电池复合隔膜，所述锂离子电池隔膜为三层静电纺丝纳米纤维薄膜层合结构，包括芯层，以及芯层上下表面的表层。
[0008]所述锂离子电池隔膜总厚度为30-60 μ m。
[0009]所述芯层为静电纺聚偏氟乙烯薄膜，厚度为20-35 μ m。
[0010]所述芯层上下表面的表层为静电纺聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，表层厚度各为17.5-20 μ mD
[0011]有益.效果
[0012]由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本实用新型采用静电纺丝方法制备纳米级别直径的超细纤维隔膜，其具有高比表面积，高电解液吸收率；采用层合结构将不同种材料结合在一起，具备可设计程度高、制备工艺简单等优点，且不需要像化学法那样涉及到复杂的分子设计等流程，也不会使用额外的化学药品，对环境的污染较小；本实用新型结合成膜后聚偏氟乙烯薄膜优秀的机械性能和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜优秀的电解液亲和性，提高离子通透率，提高隔膜对电解液的溶胀和储存，提高隔膜的离子电导率等电化学性能，从而提高锂离子电池的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图，其中:1_聚偏氟乙烯薄膜芯层，2-聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0015]实施例1
[0016]如图1所示，本实施例提供了一种静电纺锂离子电池复合隔膜，锂离子电池隔膜为三层静电纺丝纳米纤维薄膜层合结构，包括芯层，以及芯层上下表面的表层。芯层为静电纺聚偏氟乙烯薄膜。芯层上下表面的表层为静电纺聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。
[0017]配制聚偏氟乙烯溶液:以体积比7:3的N，N- 二甲基乙酰胺和丙酮为溶剂配制质量分数为10%的聚偏氟乙烯溶液，配好的溶液磁力搅拌12个小时，再用超声波清洗器进行超声脱泡I小时。
[0018]配制聚甲基丙烯酸甲酯溶液:以N，N- 二甲基甲酰胺为溶剂配制质量分数为4%的聚甲基丙烯酸甲酯溶液，配好的溶液磁力搅拌12个小时，再用超声波清洗器进行超声脱泡I小时。
[0019]将配好的溶液进行静电纺丝，步骤如下。
[0020]1.先用注射器抽取聚偏氟乙烯溶液，进行静电纺丝，纺丝参数具体为工作电压16KV、接收距离20cm、纺丝速率0.4ml/h，纺丝时间为6h，将纺好的聚偏氟乙烯电纺纤维膜放入烘箱中60°C下干燥6h，使溶剂完全挥发，然后用镊子将聚偏氟乙烯纤维膜小心地从铝箔上揭下来，再平铺固定在新的铝箔上。
[0021]2.用注射器抽取聚甲基丙烯酸甲酯纺丝液，进行静电纺丝，用贴有聚偏氟乙烯膜的铝箔纸作接收屏，纺丝参数为工作电压16KV、接收距离20cm、纺丝速率1.4ml/h，纺丝时间为Ih0
[0022]3.将纺好的聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯双层纤维膜从铝箔纸上揭下，再将聚甲基丙烯酸甲酯面朝向铝箔纸贴好。
[0023]4.对铝箔纸上聚偏氟乙烯电纺膜那面，采用“步骤2.”中的方法继续进行聚甲基丙烯酸甲酯静电纺丝，纺丝时间仍为lh。
[0024]5.将所得的层合复合纤维膜小心从铝箔纸上揭下，放入烘箱中60°C下干燥24h，使溶剂完全挥发，得到所需的静电纺锂离子电池隔膜。
[0025]所得的静电纺锂离子电池隔膜中静电纺聚偏氟乙烯薄膜芯层厚度为20?35μπι，单层静电纺聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表层厚度为17.5?20μπι，锂离子电池隔膜总厚度为30 ?60 μ m0
【权利要求】
1.一种静电纺锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述锂离子电池隔膜为三层静电纺丝纳米纤维薄膜层合结构，包括芯层，以及芯层上下表面的表层。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述锂离子电池隔膜总厚度为30-60 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述芯层为静电纺聚偏氟乙烯薄膜，厚度为20-35 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺锂离子电池复合隔膜，其特征在于:所述芯层上下表面的表层为静电纺聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，表层厚度各为17.5-20 μ m0
【文档编号】B32B5/26GK203386833SQ201320360368
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】邱夷平, 赵剑蒙, 梁银峥, 程司辰, 武雪 申请人:东华大学